[發明專利]一種層疊式低溫光機組件支撐結構

在審

• 申請號: 202211215737.6
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115755319A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 馬軍;聶云松;童衛明;高長春;徐培麒;蔡媛媛
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G02B7/02
• 分類號: G02B7/02;G02B7/00;G03B21/16;G03B21/20;F16F15/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

本發明公開了一種層疊式低溫光機組件支撐結構，包括：3組相同的層疊式結構；通過3組相同的層疊式結構實現對低溫光機組件的支撐；單組層疊式結構包括：芯軸、若干個金屬疊片、若干個非金屬疊片、嵌套壓片和壓緊螺釘；若干個金屬疊片和若干個非金屬疊片交錯穿在芯軸的中心柱上，形成疊層結構；疊層結構上安裝嵌套壓片，并通過壓緊螺釘將芯軸、疊層結構以及嵌套壓片連接為一個整體。本發明所述的層疊式低溫光機組件支撐結構，可以兼顧剛度、熱阻以及阻尼三方面的性能，使低溫光機組件同時滿足成像要求、熱控要求以及力學環境適應要求。

技術領域

本發明屬于光機結構設計技術領域，尤其涉及一種層疊式低溫光機組件支撐結構。

背景技術

根據斯蒂芬-玻爾茲曼定律，物體自身輻射的輻射通量密度與其絕對溫度的四次方成正比。因此，在中、長波紅外光學系統中，常通過降低光機組件的溫度來減小光機系統自身的背景噪聲，從而提高光學系統的探測靈敏度。

低溫光機組件作為低溫光學系統的一部分，其支撐結構通常需要滿足三方面要求：一是剛度性能滿足光學系統成像要求；二是熱阻性能滿足低溫光機組件熱控要求；三是阻尼性能適應力學環境條件。

當前低溫光機組件的支撐方式主要有三類：一是采用柔性結構進行準靜定支撐；二是通過運動學實現定位與卸載；三是利用單一絕熱材料進行超靜定支撐。仇善昌等在《低溫紅外光學透鏡支撐結構研究》一文中采用懸臂柔性結構實現對透鏡的準靜定支撐，這種支撐結構可以滿足低溫光機組件的熱卸載和熱隔離要求，但其負載能力弱且阻尼特性較差，不適用于大質量、嚴酷力學環境條件的應用場合。周超在《低溫紅外系統光機結構設計》一文中采用45°斜面與透鏡座配合以實現對透鏡的運動學支撐，這種支撐方式可滿足熱卸載要求并具有較高的剛度，但其對裝配應力的卸載能力較差且熱隔離性能較弱，不適用于應力敏感和熱控要求高的應用場合。韓瑞雄等在《真空低溫絕熱支撐的設計與模擬分析》一文中采用玻璃纖維材料制作成薄壁結構與四層精加工的圓盤過盈配合以實現對低溫組件的靜定支撐，這種支撐方式可滿足低溫組件的強度需求和熱隔離要求，但其負載能力弱且對應力的卸載能力差，不適用于大質量、應力敏感的應用場合。

由此可見，現有低溫支撐結構不能兼顧剛度、熱阻以及阻尼三方面的性能，無法使低溫光機組件同時滿足成像要求、熱控要求以及力學環境適應要求。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種層疊式低溫光機組件支撐結構，該結構可以兼顧剛度、熱阻以及阻尼三方面的性能，使低溫光機組件同時滿足成像要求、熱控要求以及力學環境適應要求。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種層疊式低溫光機組件支撐結構，包括：3組相同的層疊式結構；通過3組相同的層疊式結構實現對低溫光機組件的支撐；

單組層疊式結構，包括：芯軸、若干個金屬疊片、若干個非金屬疊片、嵌套壓片和壓緊螺釘；

若干個金屬疊片和若干個非金屬疊片交錯穿在芯軸的中心柱上，形成疊層結構；

疊層結構上安裝嵌套壓片，并通過壓緊螺釘將芯軸、疊層結構以及嵌套壓片連接為一個整體。

在上述層疊式低溫光機組件支撐結構中，各金屬疊片和各非金屬疊片上均開有6個相同尺寸的腰形槽；其中，6個腰形槽的12個半圓的圓心呈30°角等間距分布。

在上述層疊式低溫光機組件支撐結構中，金屬疊片的腰形槽與非金屬疊片的腰形槽在繞軸方向相對錯位30°。

在上述層疊式低溫光機組件支撐結構中，若干個金屬疊片和若干個非金屬疊片交錯穿在芯軸的中心柱上是指：…金屬疊片/非金屬疊片/金屬疊片/非金屬疊片…如此循環穿在芯軸的中心柱上。

在上述層疊式低溫光機組件支撐結構中，疊層結構的最下層和最頂層均為非金屬疊片。

在上述層疊式低溫光機組件支撐結構中，

金屬疊片材料為鈦合金；